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MnSi_（1.7）热电材料的制备及其电子结构计算

作　者: 杨文昭
导　师: 师春生
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 热电材料 MnSi1.7 粉末冶金法 第一性原理
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


热电材料是实现热能和电能之间相互转换的一种半导体功能材料。其中较有前景的是高锰硅化物MnSi1.7。它具有化学稳定性高、抗氧化性能好、无毒无污染、成本低等优点,具有广泛的应用前景。本文采用粉末冶金法制备了MnSi1.7块体热电材料。通过对比不同工艺参数对试样的影响,得到合理的制备工艺参数,并考察其电导率随温度的变化规律。同时,为了深入理解MnSi1.7的电子结构,对Mn4Si7的能带结构和态密度进行了较为完备的理论计算和分析。采用酒精湿磨方法将Mn粉和Si粉混合后,压制压力为486 MPa条件下制备出的MnSi1.7块体材料成型性和致密性最佳。随着烧结温度的升高和烧结时间的延长,产物中MnSi1.7所占比例逐渐升高。较快的降温速率对MnSi1.7相的保留有很好的促进作用。MnSi1.7块体材料的电导率随着温度的升高,先增大后减小,在400℃左右时达到了最小值。热电材料的热电性能与其电子结构密切相关,研究其电子结构可为开发高性能热电材料提供理论指导。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理对Mn4Si7的能带结构和态密度做了较为完备的理论计算和分析,计算结果表明,Mn4Si7具有0.82 eV的直接能隙。体系中Si空位的引入导致在费米能级附近产生杂质态,形成p型Mn4Si7;Si空位的存在使得费米能级附近态密度的增加,这预示通过在Mn4Si7中引入缺陷可能提高其ZT系数。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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